CN104362247A - 适用于流体传热的led发光模块 - Google Patents

适用于流体传热的led发光模块 Download PDF

Info

Publication number
CN104362247A
CN104362247A CN201410621634.9A CN201410621634A CN104362247A CN 104362247 A CN104362247 A CN 104362247A CN 201410621634 A CN201410621634 A CN 201410621634A CN 104362247 A CN104362247 A CN 104362247A
Authority
CN
China
Prior art keywords
led light
substrate
heat
led
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410621634.9A
Other languages
English (en)
Inventor
岑继文
王亦伟
蒋方明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CN201410621634.9A priority Critical patent/CN104362247A/zh
Publication of CN104362247A publication Critical patent/CN104362247A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/648—Heat extraction or cooling elements the elements comprising fluids, e.g. heat-pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape

Abstract

本发明提供了适用于流体传热的LED发光模块，包括基板、LED芯片，所述基板上设有用于连接电路并与基板绝缘的导电层，所述导电层包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板与导电层的正极部分或负极部分的孔眼，被贯穿的导电层上盖设有封闭所述孔眼的铜片，所述孔眼用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片垂直封装在铜片背离孔眼的一面上，并通过晶线连接导电层另一极部分。本发明其结构简单、合理，将导热流体与LED光源模块很好地结合起来，减少多层热阻，并能够保持较大的换热接触面，为开发低热阻超高功率密度的LED光源模块、集成超大功率光源和灯具技术奠定了基础，将使LED照明技术有大幅度的提升。

Description

适用于流体传热的LED发光模块
技术领域
本发明涉及LED照明设备发光模块的技术领域，特别是涉及适用于流体传热的LED发光模块。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，称发光二极管)，属于固态光源，具有非常好的节能环保优势，相同光效下耗能仅为白炽灯的10～20％，被誉为"21世纪的照明新光源"，近年来已经成为研究和开发热点。其发光机理是靠电子在能带间跃迁产生光，光谱中不包含红外部分，所以热量不能靠辐射散出。与传统光源相比，半导体光源有节能、高效、体积小、寿命长、响应速度快、驱动电压低、抗震动等优点。但是通常的大功率LED灯具的光电转换效率大概在15％-20％之间，仍有约80％左右的电能转化为热能。若没有良好的散热系统，长时间工作将导致LED芯片的结温过高而使光衰速度加快，使用寿命减短。
目前市场上存在的LED发光模块都是将基板背面涂上导热膏或导热膜后贴在铝制散热器上进行散热，有较大的接触热阻，不能很好的满足高功率密度LED发光模块的散热需求。这也是为何目前LED灯具设计成点阵式光源的原因。随着LED技术的进步，集成封装，甚至是超高功率密度封装的LED模块将成为发展的趋势。因为集成封装或超高功率密度封装可以使LED光源成本进一步大幅度的降低，有利于LED节能照明技术的推广。但其困难在于在很小的发光模块上集中了大量的热，也就是会出现越来越高的热流密度。现有的用固体面接触导热的LED发光模块设计方式很难满足高功率密度的LED光源散热需求。由此，出现了流体相变传热的LED灯具，如利用热管、热柱等流体相变辅助传热技术和水冷等散热方法，但其仍沿用为直接固体面接触散热方法而设计的LED光源模块，没有将传热的流体与LED光源模块很好地结合起来，因而还不能充分发挥该散热方式的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热效果好、成本较低的适用于流体传热的LED发光模块，以满足高功率密度的LED照明应用需求。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
适用于流体传热的LED发光模块，包括基板、LED芯片，所述基板上设有用于连接电路并与基板绝缘的导电层，所述导电层包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板与导电层的正极部分或负极部分的孔眼，被贯穿的导电层上盖设有封闭所述孔眼的铜片，所述孔眼用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片垂直封装在铜片背离孔眼的一面上，并通过晶线连接导电层另一极部分。
本发明的优点是：孔眼内填充的绝缘导热流体与铜片的一面接触，同时铜片的另一面与LED芯片接触，从而能够把LED芯片发出的热量依次传递给铜片、导热流体，导热流体再通过相变传热或者单相液冷的方式，将热量散发掉；其结构简单、合理，将导热流体与LED光源模块很好地结合起来，减少多层热阻，并能够保持较大的换热接触面，为开发低热阻超高功率密度的LED光源模块、集成超大功率光源和灯具技术奠定了基础，将使LED照明技术有大幅度的提升。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为实施例1的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为实施例2的剖面结构示意图；
附图标记说明：1、基板；2、导电层(a-正极部分，b-负极部分)；3、铜片；4、LED芯片；5、晶线；6、孔眼；7、螺丝孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1、图2所示，适用于流体传热的LED发光模块，包括基板1、LED芯片4，所述基板1上设有用于连接电路并与基板1绝缘的导电层2，所述导电层2包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板1与导电层2的正极部分或负极部分的孔眼6，被贯穿的导电层2上盖设有封闭所述孔眼6的铜片3，所述孔眼6用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片4垂直封装在铜片3背离孔眼6的一面上，并通过晶线5连接导电层2另一极部分。
通常将导电性能良好的铜覆盖在基板1上，形成导电层2。导电层2分为正极部分和负极部分，被孔眼6贯穿部分的导电层2上通过焊锡焊接或其他方式设置铜片3，铜片3上垂直封装LED芯片4，芯片通过导电层2和晶线5实现电气连接。在通电工作过程中，LED芯片4配合荧光粉、透镜等通用的其它部件发光，本发明在此不作限制，荧光粉、透镜等在图中省略。图中，螺丝孔7用于使LED发光模块与配合进行流体传热的灯具之间实现紧固密封连接，并防止导热流体泄漏，本发明在此亦不作限制。
本发明的LED发光模块在应用过程中，基板11背面覆盖绝缘的导热流体，导热流体通过孔眼6与铜片3直接接触，而LED芯片4发出的热量传导给铜片3后被导热流体吸收带走，进而传给相关灯具上设置的散热器，最终将热量散发掉。由于导热流体是绝缘的，灯具不会出现漏电的情况，而导热流体的传热是金属导热的几十、甚至上百倍，可使得LED芯片4在很小的芯片面积(如2mm×2mm)上实现数十瓦的功率，从而真正实现高功率密度的点光源应用。
实施例2
实施例一为单芯片的LED发光模块，其高功率密度可满足中小型灯具使用，但对于更大功率的LED灯具，需要多芯片组合的集成封装结构，如图3和图4所示。该模块中每个芯片的封装基本结构与实施例一相同，这里不再赘述。不同的是多个芯片通过晶线5和导电层2的电路设计实现串联或并联，组合在一起使用，从而实现整个多芯片模块整体上的功率大型化，如几百瓦或上千瓦，适用于高杆灯等大功率照明场合。
另外，整个基板1结构也要有利于流体的密封，例如一个带法兰和密封槽的圆帽形状等，同时还需要有一定结构强度，能够承受流体的蒸汽压力。此举将颠覆传统基板1为一平板结构直接贴合使用的单一模式，开创新一种适用于流体传热的LED发光模块类型。
本发明提出适用于流体传热的LED光源模块，特别是高功率密度模块。开发低热阻超高功率密度LED光源模块和灯具技术，是根据国家节能减排的政策，针对现有集成封装光源功率小及散热方法相对较差，热阻大等等的问题，研发和改进低热阻、集成超大功率光源和灯具技术。实现后将会使LED照明技术有大幅度的提升。
本发明与现有LED发光模块相比，具有如下的优点：(a)与传统的非流体传热LED发光模块直接接触式散热灯具相比少了三层热阻：一是传统LED灯具之间基板与散热器的接触热阻，二是减少了基板上的绝缘层热阻，三是在LED芯片垂直封装结构中，可减少了蓝宝石的热阻；(b)LED芯片与导热流体之间只有一个导热非常好的铜片层，热阻小，适用于流体传热，而流体传热可承受比直接金属接触导热大得多的热流密度，可以开发高功率密度的LED发光模块。随着功率密度的提高，可以减少芯片的使用数量和荧光粉和透镜的数量与成本，光学设计也变得更加简单。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.适用于流体传热的LED发光模块，包括基板、LED芯片，其特征在于，所述基板上设有用于连接电路并与基板绝缘的导电层，所述导电层包括相互间隔的正极部分和负极部分，所述适用于流体传热的LED发光模块还包括贯穿所述基板与导电层的正极部分或负极部分的孔眼，被贯穿的导电层上盖设有封闭所述孔眼的铜片，所述孔眼用于填充绝缘的导热流体，所述LED芯片垂直封装在铜片背离孔眼的一面上，并通过晶线连接导电层另一极部分。
CN201410621634.9A 2014-11-06 2014-11-06 适用于流体传热的led发光模块 Pending CN104362247A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410621634.9A CN104362247A (zh) 2014-11-06 2014-11-06 适用于流体传热的led发光模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410621634.9A CN104362247A (zh) 2014-11-06 2014-11-06 适用于流体传热的led发光模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104362247A true CN104362247A (zh) 2015-02-18

Family

ID=52529490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410621634.9A Pending CN104362247A (zh) 2014-11-06 2014-11-06 适用于流体传热的led发光模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104362247A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1609701A (zh) * 2003-10-24 2005-04-27 精工爱普生株式会社 光源装置和投影仪
CN1774819A (zh) * 2003-03-31 2006-05-17 吉尔科有限公司 带有有源冷却的led灯组件
CN202259442U (zh) * 2011-08-08 2012-05-30 乐利士实业股份有限公司 具有热管的发光装置
KR20120140428A (ko) * 2011-06-21 2012-12-31 고범준 국소부위 열원의 방열장치
CN103779490A (zh) * 2012-10-24 2014-05-07 乐利士实业股份有限公司 光电半导体装置及其制造方法
WO2014084693A1 (ko) * 2012-11-30 2014-06-05 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
CN103855294A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 乐利士实业股份有限公司 光电半导体装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1774819A (zh) * 2003-03-31 2006-05-17 吉尔科有限公司 带有有源冷却的led灯组件
CN1609701A (zh) * 2003-10-24 2005-04-27 精工爱普生株式会社 光源装置和投影仪
KR20120140428A (ko) * 2011-06-21 2012-12-31 고범준 국소부위 열원의 방열장치
CN202259442U (zh) * 2011-08-08 2012-05-30 乐利士实业股份有限公司 具有热管的发光装置
CN103779490A (zh) * 2012-10-24 2014-05-07 乐利士实业股份有限公司 光电半导体装置及其制造方法
WO2014084693A1 (ko) * 2012-11-30 2014-06-05 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
CN103855294A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 乐利士实业股份有限公司 光电半导体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101846256A (zh) Led光源
CN101666433B (zh) 利用室温液态金属导热的大功率led光源
CN204534496U (zh) 一种可利用余热的led散热装置
CN101315927B (zh) 一种大功率led相变热沉结构
CN101576206B (zh) 一种基于热管导热的大功率led灯
CN104421682B (zh) Led光源模块和包含该模块的led球泡灯
CN104896330A (zh) Led光源模组
CN201199017Y (zh) 一种水冷却led路灯
CN201293238Y (zh) 具主动散热装置的室外照明设备及其室外照明系统
CN101463956A (zh) 一种与风力结合的水冷却led路灯
CN203192852U (zh) Led封装结构
CN202048545U (zh) 一种led光源导热散热结构
CN201715304U (zh) 一种基于液态金属散热的螺纹连接结构的大功率led光源
CN202013881U (zh) 垂直结构led芯片集成封装结构
CN201796962U (zh) 一种高导热低结温led光源模块
CN202769331U (zh) 半导体制冷散热的led灯
CN102683334A (zh) 采用超导热均温板的大功率led封装结构
CN201448619U (zh) 一种液体散热led灯具
CN101872826B (zh) 基于液态金属散热的螺纹连接结构的大功率led光源
CN201448618U (zh) 一种分散型液体散热led灯具
CN102486264A (zh) 一种与散热器直触式led光源
CN103107276A (zh) 一种led封装结构
CN201956389U (zh) 一种高导热led光源模块
CN201780997U (zh) 一种用于led芯片的散热结构
CN104362247A (zh) 适用于流体传热的led发光模块

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150218

RJ01 Rejection of invention patent application after publication